(57)【要約】  本発明は長手軸線（Ｘ）に沿って延在するターボコンプレッサハウジング（ＴＣＣ）であって、当該ターボコンプレッサハウジング（ＴＣＣ）は内部空間（ＣＡＣ）への軸方向流入部分（ＩＮＡ１）の流入部（ＩＮＬ１）と、前記内部空間（ＣＡＣ）からの軸方向流出部分（ＥＸＡ１）の流出部（ＥＸＴ）とを有するターボコンプレッサハウジングにおいて、前記ターボコンプレッサハウジング（ＴＣＣ）は、軸方向流入部分（ＩＮＡ１）と軸方向流出部分（ＥＸＡ１）との間で径方向に延在する分離面（ＳＰＬ）において、周方向に延在するとともに壁厚にわたって延在する溶接継ぎ目（ＷＳＥ）に沿って溶接された状態で形成されており、前記流入部分（ＩＮＡ１）の前記内部空間（ＣＡＣ）には、少なくとも部分的にコーティング領域（ＣＬＡ）においてコーティング（ＣＬＤ）が設けられていることを特徴とするターボコンプレッサハウジングに関する。
2019529782.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手軸線（Ｘ）に沿って延在するターボコンプレッサハウジング（ＴＣＣ）であって、当該ターボコンプレッサハウジング（ＴＣＣ）は内部空間（ＣＡＣ）への軸方向流入部分（ＩＮＡ１）の流入部（ＩＮＬ１）と、前記内部空間（ＣＡＣ）からの軸方向流出部分（ＥＸＡ１）の流出部（ＥＸＴ）とを有し、
前記ターボコンプレッサハウジング（ＴＣＣ）は、軸方向流入部分（ＩＮＡ１）と軸方向流出部分（ＥＸＡ１）との間で径方向に延在する分離面（ＳＰＬ）において、周方向に延在するとともに壁厚にわたって延在する溶接継ぎ目（ＷＳＥ）に沿って溶接されて形成されており、
前記内部空間（ＣＡＣ）を画定する前記流入部分（ＩＮＡ１）の表面には、少なくとも部分的にコーティング領域（ＣＬＡ）においてコーティング（ＣＬＤ）が設けられていることを特徴とするターボコンプレッサハウジング。
【請求項２】
前記流入部分（ＩＮＡ１）は、軸方向において前記分離面（ＳＰＬ）と前記流入部（ＩＮＬ１）との間に、径方向内側に前記内部空間（ＣＡＣ）内に突出するとともに周方向（ＣＤＲ）に延在する段部（ＳＳＨ）を有しており、当該段部は前記流入部（ＩＮＬ１）から軸方向において前方のシール面としての当接面（ＣＳＦ）によって形成されている、請求項１に記載のターボコンプレッサハウジング（ＴＣＣ）。
【請求項３】
前記コーティング領域（ＣＬＡ）は径方向に延在する境界面（ＣＬＭ）から、軸方向に前記内部空間（ＣＡＣ）に入り込むとともに前記分離面から前方に延在し、前記境界面（ＣＬＭ）は軸方向において前記分離面（ＳＰＬ）と前記当接面（ＣＳＦ）との間に設けられている、請求項１または２に記載のターボコンプレッサハウジング（ＴＣＣ）。
【請求項４】
前記コーティング（ＣＬＤ）は防食性を有するように形成されている請求項１、２、または３に記載のターボコンプレッサハウジング（ＴＣＣ）。
【請求項５】
前記流入部分（ＩＮＡ１）と前記流出部分（ＥＸＡ１）の間の溶接の接合継ぎ目は、コーティングされた領域内にはない請求項１から３のいずれか一項に記載のターボコンプレッサハウジング（ＴＣＣ）。
【請求項６】
少なくとも前記流入部分（ＩＮＡ１）は前記長手軸線（Ｘ）に対し、前記内部空間（ＣＡＣ）の輪郭に関して回転対称に形成されている請求項１から４のいずれか一項に記載のターボコンプレッサハウジング（ＴＣＣ）。
【請求項７】
前記流入部分（ＩＮＡ１）は鍛造部材として形成されている請求項１から５のいずれか一項に記載のターボコンプレッサハウジング（ＴＣＣ）。
【請求項８】
前記流出部分（ＥＸＡ１）は鋳造部材として形成されている請求項１から６のいずれか一項に記載のターボコンプレッサハウジング（ＴＣＣ）。
【請求項９】
ターボコンプレッサハウジング（ＴＣＣ）、特に請求項１から７のいずれか一項に記載のターボコンプレッサハウジング（ＴＣＣ）を製造するための方法であって、
前記ターボコンプレッサハウジングは長手軸線（Ｘ）に沿って延在し、
前記ターボコンプレッサハウジング（ＴＣＣ）は、内部空間（ＣＡＣ）への軸方向流入部分（ＩＮＡ１）の流入部（ＩＮＬ１）と、前記内部空間（ＣＡＣ）からの軸方向流出部分（ＥＸＡ１）の流出部（ＥＸＴ）とを有する方法において、以下のステップ、すなわち、
ａ）軸方向流入部分（ＩＮＡ１）と軸方向流出部分（ＥＸＡ１）とを準備するステップと、
ｂ）前記流入部分（ＩＮＡ１）の前記内部空間（ＣＡＣ）を画定する表面を、少なくとも部分的に、コーティング領域（ＣＬＡ）においてコーティング（ＣＬＤ）で覆うステップと、
ｃ）前記流入部分と前記流出部分（ＥＸＡ１）を、周方向に延在するとともに壁厚にわたって延在する溶接継ぎ目（ＷＳＥ）に沿って、前記軸方向流入部分（ＩＮＡ１）と前記軸方向流出部分（ＥＸＡ）との間で径方向に延在する分離面（ＳＰＬ）において接合するステップと、を特徴とする方法。
【請求項１０】
前記コーティング（ＣＬＤ）は肉盛り溶接を用いて塗布される請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は長手軸線に沿って延在するターボコンプレッサハウジングに関しており、当該ターボコンプレッサハウジングは内部空間への軸方向流入部分の流入部と、内部空間からの軸方向流出部分の流出部とを有する。
【背景技術】
【０００２】
本発明はまた、ターボコンプレッサハウジングを製造するための方法に関する。
【０００３】
相応のハウジングを備えるターボコンプレッサは、多くの場所で用いられている。気体を比較的高い圧力にして送り出すという要求は、製造業においてよく見られる。特許文献１は、このようなコンプレッサの一例を示している。当該文献の発明はこのような類似のコンプレッサを扱っており、この場合、駆動型式は自由に選択可能であって重要な意味を持たない。ターボコンプレッサ、特に１以上のコンプレッサインペラを備える軸が二つの軸受の間に設けられている構成型式の遠心式コンプレッサは、一軸型コンプレッサとも称される。いわゆる一軸型コンプレッサは当該発明の好適な応用領域である。これらの機械のためのターボコンプレッサハウジングは一般的に、水平方向または垂直方向の分割線を有している。
【０００４】
これらのターボコンプレッサが腐食性の媒体に曝されている場合、ターボコンプレッサを相応の耐食性材料から製造するのが通常である。基本的には媒体が接触する領域において、ターボコンプレッサハウジングに対して耐食性材料によるライニング、もしくはコーティングを施せば十分である。ターボコンプレッサハウジングの内部空間表面にコーティングを施すためにアクセスすることは通常、非常に困難であり、対応する自動溶接機がアクセスできない部分もある。したがって製造にあたっては部分的に、人力による肉盛り溶接を実施し、それにより耐食性を有する層を塗布する必要がある。代替的にハウジング全体は耐食性材料から、例えば耐食性の鋳造材料から成っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第７１５６６２７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
腐食性の気体を搬送するのに好適であるターボコンプレッサハウジングのために、多大な製造の手間がかかること、もしくは材料コストがかさむことに鑑み、本発明は冒頭で定義されたターボコンプレッサハウジングを発展的に構成し、それにより比較的製造の手間がかからず、コストの低減にもかかわらず、好ましくは比較的少ない手間と低いコストで、自動化度が高められた耐食性を有するハウジングを作り出せることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば冒頭で定義されたターボコンプレッサハウジングは、搬送すべき媒体が腐食性の作用も及ぼす領域において、コーティングを有している。これは特にターボコンプレッサハウジングへの流入領域において当てはまる。好ましくは流入部分のみが防食性を有するようにコーティングされており、流出部分は当該コーティングを有していない。ターボコンプレッサ、特に遠心式ターボコンプレッサは軸方向において、流入部と流出部との間に周方向に延在するシールを有しており、当該シールは軸方向流入部分もしくは流入領域を流出部分から密閉式に分離している。このとき流入領域には常に比較的低い流入圧力がかかっており、前記シールには流入圧力と流出圧力との差圧が負荷されている。代替的に、周方向に延在する複数のシールが軸方向に互いに距離をおいて設けられていてよく、これらのシールは、段階的な差圧において、流入圧力と流出圧力とを互いにシールする。いずれにしても軸方向流入部分が、好ましくは軸方向流入部分のみが、耐食性を有するように実施されていなければならない点は多くの応用例に当てはまるが、それはプロセス流体が軸方向流入部分においてのみ、凝縮する傾向を有するためである。
【０００８】
ここで用いられる「軸方向流入部分」および「軸方向流出部分」という概念は、それぞれのハウジング部分が軸方向に延在し、軸方向に延在するそれぞれのハウジング部分が流入部もしくは流出部を含むことを意味する。これらの概念は、流入部もしくは流出部が軸方向に延在しなければならないことを意味するのではない。言い換えれば「軸方向流入部分」および「軸方向流出部分」という概念は、「流入部を備える軸方向ハウジング部分」もしくは「流出部を備える軸方向ハウジング部分」と表すこともできる。
【０００９】
アクセス可能性を向上させるために本発明では、軸方向流入部分と軸方向流出部分との間に分離面が設けられ、これら両部分は壁厚にわたって延在する溶接継ぎ目を用いて、溶接式に接合されている。この構成は、まずターボコンプレッサハウジングの内部空間の側で流入部分をコーティングし、続いて両方の軸方向部分を溶接するという可能性を現実にする。これに応じてターボコンプレッサハウジング内部のコーティングに対してアクセス可能となり、この型式のコーティングは好ましくは自動化して実施することができる。同じく本発明に係る方法によれば、続いて流入部分と流出部分は、周方向に延在するとともに壁厚にわたって延在する溶接継ぎ目に沿って溶接式に接合されてよい。このようなやり方で、流出部分の材料および溶接継ぎ目の材料から概ね独立して、コーティング材料を選択することが可能である。
【００１０】
本発明の有利な発展的構成によれば流入部分は、軸方向において分離面と流入部との間で、径方向内側に内部空間内に突出するとともに、周方向に延在する段部を有しており、当該段部は流入部から軸方向前方のシール面としての当接面によって形成されている。このようなやり方で、本発明に係るターボコンプレッサハウジングの流入部分はシール段部も含み、当該シール段部は、流入領域内の腐食性を有する可能性のあるプロセス媒体を、ターボコンプレッサハウジングの残りの領域から遠ざけている。このときコーティング領域が、径方向に延在する境界面から、軸方向に内部空間に入り込むとともに分離面から前方に延在し、境界面が軸方向において分離面と当接面との間に設けられていると特に目的に適っている。これによりシール面として形成されている当接面は依然としてコーティングされた領域の構成要素であり、それにより流入領域において熱力学的条件の下で圧縮すべき気体が動作中に到達するのは、せいぜいシール面として形成されている当接面までであり、したがってコーティングされた領域にしか接触しない。
【００１１】
コーティングは好ましくは防食性を有するように形成されている。これはターボコンプレッサの圧縮プロセスに対して意図されたプロセスガスによるコーティングの腐食が、流入部分におけるターボコンプレッサハウジングのベース材料の腐食よりも迅速でないことを意味する。
【００１２】
流入部分と流出部分の間の溶接の接合継ぎ目は特に好ましくは、コーティングされた領域内にはない。したがってコーティング材料は、流入部分と流出部分とを接合するための溶接材料からは自由に選択することができる。
【００１３】
特に好ましくは少なくとも流入部分は、ターボコンプレッサハウジングの長手軸線に対し、内部空間の輪郭に関して回転対称に形成されている。回転対称とは、自動化されたコーティングが可能であるような状態と想定される。例えば流入ソケットのような空白部があっても、コーティングを自動化するための回転対称という本願発明による用語法においては、必要とされる回転対称を破壊することにはならない。
【００１４】
またコスト上の理由から、流入部分が鍛造部材として形成されている、および／または流出部分が鋳造部材として形成されていると目的に適っている。
【００１５】
本発明に係るターボコンプレッサに対して、本発明に係るターボコンプレッサを製造するための方法を応用するために、以下のステップが実施される。本発明にかかる軸方向流入部分と軸方向流出部分とが準備される。流入部分の内部空間は、少なくとも部分的に、コーティング領域においてコーティングによって覆われる。
【００１６】
続いて流入部分と流出部分は、周方向に延在するとともに壁厚にわたって延在する溶接継ぎ目に沿って、軸方向流入部分と軸方向流出部分との間に径方向に延在する分離面において接合される。
【００１７】
以下において本発明を図に基づいてより詳しく説明する。図に示すのは以下の通りである。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係るターボコンプレッサの長手方向断面を概略的に示す図である。
【図２】本発明に係る方法の概略的なフローチャートを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１は、本発明に係るターボコンプレッサハウジングＴＣＣを備える一軸型機械としての遠心式ターボコンプレッサを長手方向断面として概略的に表示している。ターボコンプレッサハウジングＴＣＣは長手軸線Ｘに沿って延在する。図１はターボコンプレッサの構成要素を示し、それによりターボコンプレッサハウジングＴＣＣの機能を明らかにしている。
【００２０】
長手軸線Ｘに沿ってターボコンプレッサのロータＲが延在し、当該ロータはターボコンプレッサハウジングＴＣＣ内に取り付けるべき一のバンドルＣＡＲＴに属する。一の軸方向端面においてターボコンプレッサハウジングＴＣＣもしくはターボコンプレッサハウジングＴＣＣの外被部分ＢＣＡは、着脱可能な第二のカバーＣＶ２を用いて閉鎖されている。対向する軸方向端面（左側）は第一のカバーＣＶ１を有し、当該第一のカバーは完成状態においてターボコンプレッサハウジングＴＣＣの固定式の構成部材であり、着脱式に固定されてはいない。着脱式ではない第一のカバーＣＶ１の側は流入部ＩＮＬを有し、当該流入部を介して腐食性を有する可能性のあるプロセスガスがターボコンプレッサの動作中に流入する。流入領域ＩＮＬ１では、比較的大きな蓋然性を有してプロセスガスの凝縮が生じるが、それはプロセスガスにおいて圧縮作用がまだ不可逆的に完了していないために、プロセスガスがまだ比較的低温であり得るからである。コンプレッサ段における圧縮作用を介してプロセスガスは著しく加熱される。それに応じて気体の相対的な水分は減少する。
【００２１】
流出部ＥＸＴ１は、流入部ＩＮＬ１から軸方向において離間しており、本図に示すターボコンプレッサは二つの流出部ＥＸＴを有するが、それはこの機械がツーフロー式もしくはダブルフロー式であり、すなわち同じく二つの流入部ＩＮＬ１、ＩＮＬ２を有して形成されているからである。右側に設けられた流入部ＩＮＬ２および流出部ＥＸＴは、本発明にとって重要ではない。
【００２２】
流入部ＩＮＬ１はプロセスガスをターボコンプレッサハウジングＴＣＣの内部空間ＣＡＣに導入する。ターボコンプレッサハウジングＴＣＣは、軸方向流入部分ＩＮＡ１と軸方向流出部分ＥＸＡ１との間で径方向に延在する分離面ＳＰＬにおいて、周方向ＣＤＲに延在するとともに壁厚にわたって延在する溶接継ぎ目ＷＳＥに沿って溶接された状態で形成されている。流入部分ＩＮＡ１の内部空間ＣＡＣには少なくとも部分的に、コーティング領域ＣＬＡにおいてコーティングＣＬＤが設けられている。
【００２３】
流入部分ＩＮＡ１は、軸方向において分離面ＳＰＬと流入部ＩＮＬ１との間に、径方向内側に内部空間ＣＡＣ内に突出するとともに、周方向ＣＤＲに延在する段部ＳＳＨを有している。段部ＳＳＨは流入部ＩＮＬ１から軸方向前方のシール面ＣＳＦとしての当接面によって形成されている。当該シール面ＣＳＦはバンドルＣＡＲＴの対応するシール面において、流入部ＩＮＬ１を流出部ＥＸＴに対してシールする。これに応じて流入部ＩＮＬ１の熱力学は軸方向において流入部分ＩＮＡ１に限定されたままである。したがって本発明は、径方向に延在する境界面ＣＬＭから、軸方向に内部空間ＣＡＣに入り込むとともに分離面ＳＰＬから前方に延在するコーティング領域ＣＬＡのみをコーティングすることを行い、境界面ＣＬＭは軸方向において分離面ＳＰＬと当接面との間に設けられている。この防食性コーティングＣＬＤは、流入部分ＩＮＡ１においてターボコンプレッサハウジングＴＣＣの腐食を防止する。このとき流入部分ＩＮＡ１と流出部分ＥＸＡ１の間の溶接の接合継ぎ目は、コーティングされた領域内にはない。したがって溶接材料および流出部分ＥＸＡ１の材料は、コーティングＣＬＤの材料から独立して選択することができる。流入部分ＩＮＡ１の内部空間ＣＡＣの内部輪郭は、流入部ＩＮＬ１のための空白部を除いて回転対称に形成されており、それにより自動化されたコーティング、特にコーティング材料の肉盛り溶接を行うことができる。流入部分ＩＮＡ１は鍛造部材として形成されており、流出部分ＥＸＡ１は鋳造部材として形成されている。
【００２４】
図２は本発明に係るターボコンプレッサハウジングＴＣＣを製造するための方法のフローチャートを示している。
【００２５】
第一のステップａ）において、軸方向流出部分ＥＸＡ１の軸方向流入部分ＩＮＡ１の準備が行われる。
【００２６】
第二のステップｂ）において、流入部分ＩＮＡ１の内部空間ＣＡＣが少なくとも部分的に、コーティング領域ＣＬＡにおいてコーティングＣＬＤで覆われることが行われる。このステップは好ましくは自動化されて行われる。
【００２７】
第三のステップｃ）において、流入部分ＩＮＡ１と流出部分ＥＸＡ１は、周方向に延在するとともに壁厚全体を介して延在する溶接継ぎ目ＷＳＥに沿って接合される。溶接継ぎ目は軸方向流入部分ＩＮＡ１と軸方向流出部分ＥＸＡ１との間で径方向に延在する分離面ＳＰＬ内にある。
【符号の説明】
【００２８】
ＴＣＣ  ターボコンプレッサハウジング
Ｘ  長手軸線
Ｒ  ロータ
ＣＡＲＴ  バンドル
ＢＣＡ  外被部分
ＣＶ１  第一のカバー
ＣＶ２  第二のカバー
ＩＮＬ１  流入部
ＩＮＬ２  流入部
ＥＸＴ  流出部
ＣＡＣ  内部空間
ＳＰＬ  分離面
ＩＮＡ１  軸方向流入部分
ＥＸＡ１  軸方向流出部分
ＣＤＲ  周方向
ＣＬＤ  コーティング
ＣＬＡ  コーティング領域
ＳＳＨ  段部
ＣＳＦ  シール面
ＣＬＭ  境界面
ＷＳＥ  溶接継ぎ目
【図１】
2019529782.tif 000003
【図２】
2019529782.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成30年10月15日(2018.10.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手軸線（Ｘ）に沿って延在するターボコンプレッサハウジング（ＴＣＣ）であって、当該ターボコンプレッサハウジング（ＴＣＣ）は内部空間（ＣＡＣ）への軸方向流入部分（ＩＮＡ１）の流入部（ＩＮＬ１）と、前記内部空間（ＣＡＣ）からの軸方向流出部分（ＥＸＡ１）の流出部（ＥＸＴ）とを有し、
前記ターボコンプレッサハウジング（ＴＣＣ）は、軸方向流入部分（ＩＮＡ１）と軸方向流出部分（ＥＸＡ１）との間で径方向に延在する分離面（ＳＰＬ）において、周方向に延在するとともに壁厚にわたって延在する溶接継ぎ目（ＷＳＥ）に沿って溶接されて形成されており、
前記内部空間（ＣＡＣ）を画定する前記流入部分（ＩＮＡ１）の表面には、少なくとも部分的にコーティング領域（ＣＬＡ）においてコーティング（ＣＬＤ）が設けられており、
前記流入部分（ＩＮＡ１）は、軸方向において前記分離面（ＳＰＬ）と前記流入部（ＩＮＬ１）との間に、径方向内側に前記内部空間（ＣＡＣ）内に突出するとともに周方向（ＣＤＲ）に延在する段部（ＳＳＨ）を有しており、当該段部は前記流入部（ＩＮＬ１）から軸方向において前方のシール面としての当接面（ＣＳＦ）によって形成されており、
前記流入部分（ＩＮＡ１）と前記流出部分（ＥＸＡ１）の間の溶接の接合継ぎ目は、コーティングされた領域内にはないことを特徴とするターボコンプレッサハウジング（ＴＣＣ）。
【請求項２】
前記コーティング領域（ＣＬＡ）は径方向に延在する境界面（ＣＬＭ）から、軸方向に前記内部空間（ＣＡＣ）に入り込むとともに前記分離面から前方に延在し、前記境界面（ＣＬＭ）は軸方向において前記分離面（ＳＰＬ）と前記当接面（ＣＳＦ）との間に設けられている、請求項１に記載のターボコンプレッサハウジング（ＴＣＣ）。
【請求項３】
前記コーティング（ＣＬＤ）は防食性を有するように形成されている請求項１または２に記載のターボコンプレッサハウジング（ＴＣＣ）。
【請求項４】
少なくとも前記流入部分（ＩＮＡ１）は前記長手軸線（Ｘ）に対し、前記内部空間（ＣＡＣ）の輪郭に関して回転対称に形成されている請求項１から３のいずれか一項に記載のターボコンプレッサハウジング（ＴＣＣ）。
【請求項５】
前記流入部分（ＩＮＡ１）は鍛造部材として形成されている請求項１から４のいずれか一項に記載のターボコンプレッサハウジング（ＴＣＣ）。
【請求項６】
前記流出部分（ＥＸＡ１）は鋳造部材として形成されている請求項１から５のいずれか一項に記載のターボコンプレッサハウジング（ＴＣＣ）。
【請求項７】
ターボコンプレッサハウジング（ＴＣＣ）、特に請求項１から６のいずれか一項に記載のターボコンプレッサハウジング（ＴＣＣ）を製造するための方法であって、
前記ターボコンプレッサハウジングは長手軸線（Ｘ）に沿って延在し、
前記ターボコンプレッサハウジング（ＴＣＣ）は、内部空間（ＣＡＣ）への軸方向流入部分（ＩＮＡ１）の流入部（ＩＮＬ１）と、前記内部空間（ＣＡＣ）からの軸方向流出部分（ＥＸＡ１）の流出部（ＥＸＴ）とを有する方法において、連続的に実施すべき以下のステップ、すなわち、
ａ）軸方向流入部分（ＩＮＡ１）と軸方向流出部分（ＥＸＡ１）とを準備するステップと、
ｂ）前記流入部分（ＩＮＡ１）の前記内部空間（ＣＡＣ）を画定する表面を、少なくとも部分的に、コーティング領域（ＣＬＡ）においてコーティング（ＣＬＤ）で覆うステップと、
ｃ）前記流入部分と前記流出部分（ＥＸＡ１）を、周方向に延在するとともに壁厚にわたって延在する溶接継ぎ目（ＷＳＥ）に沿って、前記軸方向流入部分（ＩＮＡ１）と前記軸方向流出部分（ＥＸＡ）との間で径方向に延在する分離面（ＳＰＬ）において接合するステップと、を特徴とする方法。
【請求項８】
前記コーティング（ＣＬＤ）は肉盛り溶接を用いて塗布される請求項７に記載の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は長手軸線に沿って延在するターボコンプレッサハウジングに関しており、当該ターボコンプレッサハウジングは内部空間への軸方向流入部分の流入部と、内部空間からの軸方向流出部分の流出部とを有する。
【背景技術】
【０００２】
本発明はまた、ターボコンプレッサハウジングを製造するための方法に関する。
【０００３】
相応のハウジングを備えるターボコンプレッサは、多くの場所で用いられている。気体を比較的高い圧力にして送り出すという要求は、製造業においてよく見られる。特許文献１は、このようなコンプレッサの一例を示している。当該文献の発明はこのような類似のコンプレッサを扱っており、この場合、駆動型式は自由に選択可能であって重要な意味を持たない。ターボコンプレッサ、特に１以上のコンプレッサインペラを備える軸が二つの軸受の間に設けられている構成型式の遠心式コンプレッサは、一軸型コンプレッサとも称される。いわゆる一軸型コンプレッサは当該発明の好適な応用領域である。これらの機械のためのターボコンプレッサハウジングは一般的に、水平方向または垂直方向の分割線を有している。
【０００４】
特許文献２からカップハウジングの溶接構造が知られている。特許文献３から、カップハウジングを内側においてコーティングすることが知られている。特許文献４および特許文献５も類似のコーティング方法を示している。
【０００５】
これらのターボコンプレッサが腐食性の媒体に曝されている場合、ターボコンプレッサを相応の耐食性材料から製造するのが通常である。基本的には媒体が接触する領域において、ターボコンプレッサハウジングに対して耐食性材料によるライニング、もしくはコーティングを施せば十分である。ターボコンプレッサハウジングの内部空間表面にコーティングを施すためにアクセスすることは通常、非常に困難であり、対応する自動溶接機がアクセスできない部分もある。したがって製造にあたっては部分的に、人力による肉盛り溶接を実施し、それにより耐食性を有する層を塗布する必要がある。代替的にハウジング全体は耐食性材料から、例えば耐食性の鋳造材料から成っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第７１５６６２７号明細書
【特許文献２】国際公開第２０１６／０４１８００号
【特許文献３】米国特許出願公開第２０１５／２６７５５９号明細書
【特許文献４】国際公開第２０１３／１５３０２０号
【特許文献５】国際公開第２００６／１２６９９３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
腐食性の気体を搬送するのに好適であるターボコンプレッサハウジングのために、多大な製造の手間がかかること、もしくは材料コストがかさむことに鑑み、本発明は冒頭で定義されたターボコンプレッサハウジングを発展的に構成し、それにより比較的製造の手間がかからず、コストの低減にもかかわらず、好ましくは比較的少ない手間と低いコストで、自動化度が高められた耐食性を有するハウジングを作り出せることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば冒頭で定義されたターボコンプレッサハウジングは、搬送すべき媒体が腐食性の作用も及ぼす領域において、コーティングを有している。これは特にターボコンプレッサハウジングへの流入領域において当てはまる。好ましくは流入部分のみが防食性を有するようにコーティングされており、流出部分は当該コーティングを有していない。ターボコンプレッサ、特に遠心式ターボコンプレッサは軸方向において、流入部と流出部との間に周方向に延在するシールを有しており、当該シールは軸方向流入部分もしくは流入領域を流出部分から密閉式に分離している。このとき流入領域には常に比較的低い流入圧力がかかっており、前記シールには流入圧力と流出圧力との差圧が負荷されている。代替的に、周方向に延在する複数のシールが軸方向に互いに距離をおいて設けられていてよく、これらのシールは、段階的な差圧において、流入圧力と流出圧力とを互いにシールする。いずれにしても軸方向流入部分が、好ましくは軸方向流入部分のみが、耐食性を有するように実施されていなければならない点は多くの応用例に当てはまるが、それはプロセス流体が軸方向流入部分においてのみ、凝縮する傾向を有するためである。
【０００９】
ここで用いられる「軸方向流入部分」および「軸方向流出部分」という概念は、それぞれのハウジング部分が軸方向に延在し、軸方向に延在するそれぞれのハウジング部分が流入部もしくは流出部を含むことを意味する。これらの概念は、流入部もしくは流出部が軸方向に延在しなければならないことを意味するのではない。言い換えれば「軸方向流入部分」および「軸方向流出部分」という概念は、「流入部を備える軸方向ハウジング部分」もしくは「流出部を備える軸方向ハウジング部分」と表すこともできる。
【００１０】
アクセス可能性を向上させるために本発明では、軸方向流入部分と軸方向流出部分との間に分離面が設けられ、これら両部分は壁厚にわたって延在する溶接継ぎ目を用いて、溶接式に接合されている。この構成は、まずターボコンプレッサハウジングの内部空間の側で流入部分をコーティングし、続いて両方の軸方向部分を溶接するという可能性を現実にする。これに応じてターボコンプレッサハウジング内部のコーティングに対してアクセス可能となり、この型式のコーティングは好ましくは自動化して実施することができる。同じく本発明に係る方法によれば、続いて流入部分と流出部分は、周方向に延在するとともに壁厚にわたって延在する溶接継ぎ目に沿って溶接式に接合されてよい。このようなやり方で、流出部分の材料および溶接継ぎ目の材料から概ね独立して、コーティング材料を選択することが可能である。
【００１１】
本発明によれば流入部分は、軸方向において分離面と流入部との間で、径方向内側に内部空間内に突出するとともに、周方向に延在する段部を有しており、当該段部は流入部から軸方向前方のシール面としての当接面によって形成されている。このようなやり方で、本発明に係るターボコンプレッサハウジングの流入部分はシール段部も含み、当該シール段部は、流入領域内の腐食性を有する可能性のあるプロセス媒体を、ターボコンプレッサハウジングの残りの領域から遠ざけている。このときコーティング領域が、径方向に延在する境界面から、軸方向に内部空間に入り込むとともに分離面から前方に延在し、境界面が軸方向において分離面と当接面との間に設けられていると特に目的に適っている。これによりシール面として形成されている当接面は依然としてコーティングされた領域の構成要素であり、それにより流入領域において熱力学的条件の下で圧縮すべき気体が動作中に到達するのは、せいぜいシール面として形成されている当接面までであり、したがってコーティングされた領域にしか接触しない。
【００１２】
コーティングは好ましくは防食性を有するように形成されている。これはターボコンプレッサの圧縮プロセスに対して意図されたプロセスガスによるコーティングの腐食が、流入部分におけるターボコンプレッサハウジングのベース材料の腐食よりも迅速でないことを意味する。
【００１３】
流入部分と流出部分の間の溶接の接合継ぎ目は、本発明によれば、コーティングされた領域内にはない。したがってコーティング材料は、流入部分と流出部分とを接合するための溶接材料からは自由に選択することができる。
【００１４】
特に好ましくは少なくとも流入部分は、ターボコンプレッサハウジングの長手軸線に対し、内部空間の輪郭に関して回転対称に形成されている。回転対称とは、自動化されたコーティングが可能であるような状態と想定される。例えば流入ソケットのような空白部があっても、コーティングを自動化するための回転対称という本願発明による用語法においては、必要とされる回転対称を破壊することにはならない。
【００１５】
またコスト上の理由から、流入部分が鍛造部材として形成されている、および／または流出部分が鋳造部材として形成されていると目的に適っている。
【００１６】
本発明に係るターボコンプレッサに対して、本発明に係るターボコンプレッサを製造するための方法を応用するために、以下のステップが実施される。本発明にかかる軸方向流入部分と軸方向流出部分とが準備される。流入部分の内部空間は、少なくとも部分的に、コーティング領域においてコーティングによって覆われる。
【００１７】
続いて流入部分と流出部分は、周方向に延在するとともに壁厚にわたって延在する溶接継ぎ目に沿って、軸方向流入部分と軸方向流出部分との間に径方向に延在する分離面において接合される。
【００１８】
以下において本発明を図に基づいてより詳しく説明する。図に示すのは以下の通りである。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係るターボコンプレッサの長手方向断面を概略的に示す図である。
【図２】本発明に係る方法の概略的なフローチャートを示す。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１は、本発明に係るターボコンプレッサハウジングＴＣＣを備える一軸型機械としての遠心式ターボコンプレッサを長手方向断面として概略的に表示している。ターボコンプレッサハウジングＴＣＣは長手軸線Ｘに沿って延在する。図１はターボコンプレッサの構成要素を示し、それによりターボコンプレッサハウジングＴＣＣの機能を明らかにしている。
【００２１】
長手軸線Ｘに沿ってターボコンプレッサのロータＲが延在し、当該ロータはターボコンプレッサハウジングＴＣＣ内に取り付けるべき一のバンドルＣＡＲＴに属する。一の軸方向端面においてターボコンプレッサハウジングＴＣＣもしくはターボコンプレッサハウジングＴＣＣの外被部分ＢＣＡは、着脱可能な第二のカバーＣＶ２を用いて閉鎖されている。対向する軸方向端面（左側）は第一のカバーＣＶ１を有し、当該第一のカバーは完成状態においてターボコンプレッサハウジングＴＣＣの固定式の構成部材であり、着脱式に固定されてはいない。着脱式ではない第一のカバーＣＶ１の側は流入部ＩＮＬを有し、当該流入部を介して腐食性を有する可能性のあるプロセスガスがターボコンプレッサの動作中に流入する。流入領域ＩＮＬ１では、比較的大きな蓋然性を有してプロセスガスの凝縮が生じるが、それはプロセスガスにおいて圧縮作用がまだ不可逆的に完了していないために、プロセスガスがまだ比較的低温であり得るからである。コンプレッサ段における圧縮作用を介してプロセスガスは著しく加熱される。それに応じて気体の相対的な水分は減少する。
【００２２】
流出部ＥＸＴ１は、流入部ＩＮＬ１から軸方向において離間しており、本図に示すターボコンプレッサは二つの流出部ＥＸＴを有するが、それはこの機械がツーフロー式もしくはダブルフロー式であり、すなわち同じく二つの流入部ＩＮＬ１、ＩＮＬ２を有して形成されているからである。右側に設けられた流入部ＩＮＬ２および流出部ＥＸＴは、本発明にとって重要ではない。
【００２３】
流入部ＩＮＬ１はプロセスガスをターボコンプレッサハウジングＴＣＣの内部空間ＣＡＣに導入する。ターボコンプレッサハウジングＴＣＣは、軸方向流入部分ＩＮＡ１と軸方向流出部分ＥＸＡ１との間で径方向に延在する分離面ＳＰＬにおいて、周方向ＣＤＲに延在するとともに壁厚にわたって延在する溶接継ぎ目ＷＳＥに沿って溶接された状態で形成されている。流入部分ＩＮＡ１の内部空間ＣＡＣには少なくとも部分的に、コーティング領域ＣＬＡにおいてコーティングＣＬＤが設けられている。
【００２４】
流入部分ＩＮＡ１は、軸方向において分離面ＳＰＬと流入部ＩＮＬ１との間に、径方向内側に内部空間ＣＡＣ内に突出するとともに、周方向ＣＤＲに延在する段部ＳＳＨを有している。段部ＳＳＨは流入部ＩＮＬ１から軸方向前方のシール面ＣＳＦとしての当接面によって形成されている。当該シール面ＣＳＦはバンドルＣＡＲＴの対応するシール面において、流入部ＩＮＬ１を流出部ＥＸＴに対してシールする。これに応じて流入部ＩＮＬ１の熱力学は軸方向において流入部分ＩＮＡ１に限定されたままである。したがって本発明は、径方向に延在する境界面ＣＬＭから、軸方向に内部空間ＣＡＣに入り込むとともに分離面ＳＰＬから前方に延在するコーティング領域ＣＬＡのみをコーティングすることを行い、境界面ＣＬＭは軸方向において分離面ＳＰＬと当接面との間に設けられている。この防食性コーティングＣＬＤは、流入部分ＩＮＡ１においてターボコンプレッサハウジングＴＣＣの腐食を防止する。このとき流入部分ＩＮＡ１と流出部分ＥＸＡ１の間の溶接の接合継ぎ目は、コーティングされた領域内にはない。したがって溶接材料および流出部分ＥＸＡ１の材料は、コーティングＣＬＤの材料から独立して選択することができる。流入部分ＩＮＡ１の内部空間ＣＡＣの内部輪郭は、流入部ＩＮＬ１のための空白部を除いて回転対称に形成されており、それにより自動化されたコーティング、特にコーティング材料の肉盛り溶接を行うことができる。流入部分ＩＮＡ１は鍛造部材として形成されており、流出部分ＥＸＡ１は鋳造部材として形成されている。
【００２５】
図２は本発明に係るターボコンプレッサハウジングＴＣＣを製造するための方法のフローチャートを示している。
【００２６】
第一のステップａ）において、軸方向流出部分ＥＸＡ１の軸方向流入部分ＩＮＡ１の準備が行われる。
【００２７】
第二のステップｂ）において、流入部分ＩＮＡ１の内部空間ＣＡＣが少なくとも部分的に、コーティング領域ＣＬＡにおいてコーティングＣＬＤで覆われることが行われる。このステップは好ましくは自動化されて行われる。
【００２８】
第三のステップｃ）において、流入部分ＩＮＡ１と流出部分ＥＸＡ１は、周方向に延在するとともに壁厚全体を介して延在する溶接継ぎ目ＷＳＥに沿って接合される。溶接継ぎ目は軸方向流入部分ＩＮＡ１と軸方向流出部分ＥＸＡ１との間で径方向に延在する分離面ＳＰＬ内にある。
【符号の説明】
【００２９】
ＴＣＣ  ターボコンプレッサハウジング
Ｘ  長手軸線
Ｒ  ロータ
ＣＡＲＴ  バンドル
ＢＣＡ  外被部分
ＣＶ１  第一のカバー
ＣＶ２  第二のカバー
ＩＮＬ１  流入部
ＩＮＬ２  流入部
ＥＸＴ  流出部
ＣＡＣ  内部空間
ＳＰＬ  分離面
ＩＮＡ１  軸方向流入部分
ＥＸＡ１  軸方向流出部分
ＣＤＲ  周方向
ＣＬＤ  コーティング
ＣＬＡ  コーティング領域
ＳＳＨ  段部
ＣＳＦ  シール面
ＣＬＭ  境界面
ＷＳＥ  溶接継ぎ目
【手続補正書】
【提出日】令和1年6月10日(2019.6.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手軸線（Ｘ）に沿って延在するターボコンプレッサハウジング（ＴＣＣ）であって、当該ターボコンプレッサハウジング（ＴＣＣ）は内部空間（ＣＡＣ）への軸方向流入部分（ＩＮＡ１）の流入部（ＩＮＬ１）と、前記内部空間（ＣＡＣ）からの軸方向流出部分（ＥＸＡ１）の流出部（ＥＸＴ）とを有し、
前記ターボコンプレッサハウジング（ＴＣＣ）は、軸方向流入部分（ＩＮＡ１）と軸方向流出部分（ＥＸＡ１）との間で径方向に延在する分離面（ＳＰＬ）において、周方向に延在するとともに壁厚にわたって延在する溶接継ぎ目（ＷＳＥ）に沿って溶接されて形成されており、
前記内部空間（ＣＡＣ）を画定する前記流入部分（ＩＮＡ１）の表面には、少なくとも部分的にコーティング領域（ＣＬＡ）においてコーティング（ＣＬＤ）が設けられており、
前記流入部分（ＩＮＡ１）は、軸方向において前記分離面（ＳＰＬ）と前記流入部（ＩＮＬ１）との間に、径方向内側に前記内部空間（ＣＡＣ）内に突出するとともに周方向（ＣＤＲ）に延在する段部（ＳＳＨ）を有しており、当該段部は前記流入部（ＩＮＬ１）から軸方向において前方のシール面としての当接面（ＣＳＦ）によって形成されており、
前記流入部分（ＩＮＡ１）と前記流出部分（ＥＸＡ１）の間の溶接の接合継ぎ目は、コーティングされた領域内にはないことを特徴とするターボコンプレッサハウジング（ＴＣＣ）。
【請求項２】
前記コーティング領域（ＣＬＡ）は径方向に延在する境界面（ＣＬＭ）から、軸方向に前記内部空間（ＣＡＣ）に入り込むとともに前記分離面から前方に延在し、前記境界面（ＣＬＭ）は軸方向において前記分離面（ＳＰＬ）と前記当接面（ＣＳＦ）との間に設けられている、請求項１に記載のターボコンプレッサハウジング（ＴＣＣ）。
【請求項３】
前記コーティング（ＣＬＤ）は防食性を有するように形成されている請求項１または２に記載のターボコンプレッサハウジング（ＴＣＣ）。
【請求項４】
少なくとも前記流入部分（ＩＮＡ１）は前記長手軸線（Ｘ）に対し、前記内部空間（ＣＡＣ）の輪郭に関して回転対称に形成されている請求項１から３のいずれか一項に記載のターボコンプレッサハウジング（ＴＣＣ）。
【請求項５】
前記流入部分（ＩＮＡ１）は鍛造部材として形成されている請求項１から４のいずれか一項に記載のターボコンプレッサハウジング（ＴＣＣ）。
【請求項６】
前記流出部分（ＥＸＡ１）は鋳造部材として形成されている請求項１から５のいずれか一項に記載のターボコンプレッサハウジング（ＴＣＣ）。
【請求項７】
ターボコンプレッサハウジング（ＴＣＣ）を製造するための方法であって、
前記ターボコンプレッサハウジングは長手軸線（Ｘ）に沿って延在し、
前記ターボコンプレッサハウジング（ＴＣＣ）は、内部空間（ＣＡＣ）への軸方向流入部分（ＩＮＡ１）の流入部（ＩＮＬ１）と、前記内部空間（ＣＡＣ）からの軸方向流出部分（ＥＸＡ１）の流出部（ＥＸＴ）とを有する方法において、連続的に実施すべき以下のステップ、すなわち、
ａ）軸方向流入部分（ＩＮＡ１）と軸方向流出部分（ＥＸＡ１）とを準備するステップと、
ｂ）前記流入部分（ＩＮＡ１）の前記内部空間（ＣＡＣ）を画定する表面を、少なくとも部分的に、コーティング領域（ＣＬＡ）においてコーティング（ＣＬＤ）で覆うステップと、
ｃ）前記流入部分と前記流出部分（ＥＸＡ１）を、周方向に延在するとともに壁厚にわたって延在する溶接継ぎ目（ＷＳＥ）に沿って、前記軸方向流入部分（ＩＮＡ１）と前記軸方向流出部分（ＥＸＡ）との間で径方向に延在する分離面（ＳＰＬ）において接合するステップと、を特徴とする方法。
【請求項８】
前記コーティング（ＣＬＤ）は肉盛り溶接を用いて塗布される請求項７に記載の方法。
【国際調査報告】
2019529782.tif 000005
2019529782.tif 000006
2019529782.tif 000007
2019529782.tif 000008
2019529782.tif 000009
2019529782.tif 000010